练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    图16虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，在缓冲车的底板上沿车的轴线固定有两个足够长的平行绝缘光滑导轨PQ、MN，在缓冲车的底部还安装有电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。在缓冲车的PQ、MN导轨内有一个由高强度材料制成的缓冲滑块K，滑块K可以在导轨上无摩擦地滑动，在滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab的边长为L。缓冲车的质量为m1（不含滑块K的质量），滑块K的质量为m2。为保证安全，要求缓冲车厢能够承受的最大水平力（磁场力）为Fm，设缓冲车在光滑的水平面上运动。

    （1）如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下，请判断滑块K的线圈中感应电流的方向，并计算感应电流的大小；

    （2）如果缓冲车与障碍物碰撞后滑块K立即停下，为使缓冲车厢所承受的最大磁场力不超过Fm，求缓冲车运动的最大速度；

    （3）如果缓冲车以速度v匀速运动时，在它前进的方向上有一个质量为m3的静止物体C，滑块K与物体C相撞后粘在一起，碰撞时间极短。设m1=m2=m3=m，在cd边进入磁场之前，缓冲车（包括滑块K）与物体C已达到相同的速度，求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。

    (1)  (2)  (3)


    解析:

    （1）由右手定则判断出感应电流的方向是abcda（或逆时针）   2分

           缓冲车以速度碰撞障碍物后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为   1分

           线圈中产生的感应电动势   1分

           线圈中感应电流   1分

          

    解得   1分

      

     （2）设缓冲车的最大速度为，碰撞后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为。

           线圈中产生的感应电动势   1分

           线圈中的电流   1分

           线圈ab边受到的安培力   2分

           依据牛顿第三定律，缓冲车厢受到的磁场力   1分

          

    依题意

          

    解得   2分

     

     （3）设K、C碰撞后共同运动的速度为，由动量守恒定律

               2分

           设缓冲车与物体C共同运动的速度为  2分

           由动量守恒定律  2分

           设线圈abcd产生的焦耳热为Q，依据能量守恒

          

          

    解得   1分

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    同步练习册答案